骨骼和牙齿是人体的矿化组织，其物理化学性质决定了它们在生物体死亡后能够长期抵抗环境降解。骨骼有机成分以I型胶原蛋白为主，无机成分是羟基磷灰石晶体。DNA分子被包裹在胶原纤维与羟基磷灰石晶体的复合结构中，这种矿化基质对DNA提供了物理隔绝和化学保护。牙齿的牙釉质是人体中矿化程度很高的组织，牙本质矿化程度略低但结构同样致密。在埋葬、浸泡或暴露于自然环境中的遗骸中，软组织通常在数周到数月内被微生物分解，而骨骼和牙齿中的DNA可以在数十年甚至更长时间尺度上保持可提取状态。本文讨论其保存机制、提取路径与证据表述。
一、硬组织中的DNA：为何能留存数十年
这种保护并非绝对。骨骼和牙齿中的DNA仍然会经历缓慢降解过程：水解反应断裂DNA链的磷酸二酯键，氧化反应损伤碱基，微生物分泌的核酸酶在骨骼微孔中渗透并消化DNA。降解程度取决于埋葬环境温度、湿度、pH值和微生物活动水平。埋藏在酸性土壤中的骨骼，其羟基磷灰石会被溶解，DNA暴露于酶解环境中的时间更长，降解更严重。而干燥、中性或弱碱性环境中的骨骼，DNA保存状态通常更好。
骨骼和牙齿样本在亲子鉴定中的典型场景包括：被鉴定人已经去世多年，遗骸中的骨骼或牙齿是仅有生物检材；在灾难事件中，需要通过遗骸DNA与亲属进行亲缘关系比对以确认身份；在涉及历史人物或考古遗骸的亲缘关系验证中，骨骼和牙齿是仅有样本来源。这些场景的共同特征是：核DNA含量极低、降解程度较高，STR分型面临显著技术难度。
骨骼样本制备从表面清洁开始。骨骼表面可能附着的土壤、微生物和现代DNA污染需要被彻底去除。常用方法包括用手术刀刮除骨表面层、用次氯酸钠溶液或乙醇擦拭消毒、在紫外灯下照射以交联表面DNA。表面清洁目的是去除外源性DNA，保留骨内部“内源性”DNA。
取样部位选择对DNA产量有实质影响。长骨的骨干中部是皮质骨较厚区域，骨密度高、孔隙率低，DNA保存状态通常优于骨骺或松质骨区域。牙齿样本则优先选择牙根部牙本质，因为牙本质中的牙本质小管含有成牙本质细胞的细胞突残余，DNA含量高于牙釉质。取样方式可以是骨粉钻取或骨片切割。骨粉法优势在于增加了表面积，有利于裂解液渗透；骨片法则保留了样本形态信息，便于后续重复取样。
二、从骨粉到图谱：降解DNA的提取与富集
脱钙是骨骼DNA提取中的关键步骤。羟基磷灰石晶体的存在阻碍了裂解液与骨细胞接触。EDTA是一种常用脱钙剂，它通过螯合钙离子使羟基磷灰石溶解，释放出被包裹的胶原和DNA。脱钙过程通常需要在4°C下进行数天至数周，期间定期更换EDTA溶液。脱钙完成后，骨组织变得柔软，可以用蛋白酶K和裂解液进行消化。
裂解体系需要针对降解DNA特点进行优化。由于内源性DNA往往已经断裂为较短片段，多数在100至300碱基对之间，提取方案应尽量减少对短片段DNA的进一步损伤。温和裂解条件和避免剧烈物理操作有助于保护片段化DNA。纯化步骤中，选择对短片段DNA具有良好回收率的载体材料，可以降低DNA在纯化过程中损失。
对于严重降解样本，常规STR扩增可能无法获得完整图谱。此时，mini-STR标记提供了替代方案。mini-STR扩增子长度通常在100至200碱基对以内，远小于常规STR标记的200至400碱基对。在降解模板中，短扩增子扩增效率显著高于长扩增子。另一种策略是使用二代测序平台进行大规模平行测序，同时检测数百个SNP位点或短串联重复序列。SNP标记优势在于其扩增子可以设计得极短，在降解样本中具有较高检出率。
骨骼和牙齿样本的亲子鉴定结果解读，需要充分考虑样本降解对分型完整性影响。一个理想STR分型图谱应当包含所有检测位点完整等位基因信息。但在降解样本中，部分位点可能表现为“等位基因脱落”——即某个等位基因因片段过长或模板量不足而未被扩增出来。如果脱落位点集中在长扩增子标记上，这通常提示样本存在降解；如果脱落随机分布，则可能与模板量过低有关。
三、降解样本的鉴定逻辑与证据表述
在亲子鉴定统计计算中，缺失位点处理方式直接影响结论可靠性。如果大部分位点获得了可判读分型结果，仅少数位点缺失，仍然可以基于现有位点计算亲权指数。如果缺失位点数量过多，统计效力不足以做出支持或排除结论，实验室会如实报告“分型信息不足”。这种诚实表述比强行给出一个不确定结论更有价值。
骨骼和牙齿样本的亲子鉴定在司法实践中通常与参考样本比对结合进行。参考样本可以是疑似亲属口腔拭子或血痕，其DNA分型质量通常较高。将高质量参考样本分型结果与降解样本分型结果进行比对，可以判断是否存在亲缘关系。在某些情况下，线粒体DNA的母系遗传特性可以为骨骼样本提供一条辅助验证路径：如果骨骼mtDNA序列与疑似母系亲属匹配，可以在母系方向上支持亲缘关系，但父系关系仍需核DNA信息来确认。
从技术发展趋势看，骨骼和牙齿DNA提取方法正在向更高效率和更低污染风险方向演进。自动化提取平台引入减少了人工操作带来的污染机会，新型磁性纳米颗粒材料提高了短片段DNA回收率，古DNA研究中开发的单链文库构建方法为极端降解样本分型提供了新可能性。这些技术进步使得曾经被认为“无法分析”的陈旧遗骸，逐渐进入了可鉴定范围。